DE102015017146A1

DE102015017146A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Distanzbestimmung, insbesondere durch Laufzeit-basierte Entfernungs-Messung mit mehreren Geräten

Info

Publication number: DE102015017146A1
Application number: DE102015017146.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Georgi; Stefan Hammes; Thomas Reisinger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Die Anmeldung betrifft Verfahren und eine Distanzbestimmungsvorrichtung mit mindestens einer Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) in einem Kraftfahrzeug (B) und mit mindestens einer Komponente in Form eines Schlüssels (A; A1..A8) für das Kraftfahrzeug (B), zur Bestimmung mindestens einer Distanz (d; d11, d12, d13) mindestens eines Schlüssels (A; A1..A8) zum mindestens einen Transceiver (B1, B2, B3) aufgrund einer geschätzten Signallaufzeit (TOFestimate) zwischen dem Transceiver (B1, B2, B3) und dem Schlüssel (A; A1..A8), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, dass zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOFestimate) durch eine der Komponenten (B1, B2; A1, A2..A8) eine Angabe („X”) verwendet wird betreffend das Verhältnis der Länge zweier Zeitintervalle (TRSP1, TRSP2) zwischen jeweils zwei seitens einer anderen Komponente (A1; B1) bestimmten Zeitpunkten (3: TS1_B, TR2_B, TR3_B; 4: TS1_B, TS2_B, TR3_B; 8: TS1_B, TR2_B, TR3_B oder TS1_B, TS2_B, TR3_B) jeweils des Sendens oder Empfangs einer Nachricht (3: M1, M2, M3; 4: M1, M2, M3; 8: Msg-Bl-all-1, Msg-A; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Laufzeit-basierten Entfernungsmessung für mindestens einen Schlüssel für ein Kraftfahrzeug.
Zur Lokalisierung eines Schlüssels für ein Kraftfahrzeug an sich existieren schon einige Ansätze, wie z. B. in DE 100 32 936 A1 , DE 10 2012 2013 85 A1 , WO 2012/076389 A1 .
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ortungsvorrichtung für einen Schlüssel für insbesondere ein Kraftfahrzeug zu optimieren. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. Ausgestaltungen der Erfindung können als Alternativen zu vorhandenen Lösungen auch eine effiziente und/oder sichere Bestimmung der Distanz eines Schlüssels zu einem Kraftfahrzeug ermöglichen.
Nach Ausgestaltungen der Erfindung kann z. B. eine Distanzbestimmung (= Ranging mit einem sogenannten Ranging Schema, also Distanzbestimmungsverfahren) der Distanz eines Schlüssels zu einem Kraftfahrzeug erfolgen mit einer mehrmaligen Übertragung in mindestens eine Richtung und einer Übertragung in die andere Richtung und Berücksichtigung einer Angabe betreffend das Verhältnis zweier Zeitdifferenzen zur Laufzeit-Berechnung und damit Distanzberechnung.
Nach Ausgestaltungen der Erfindung kann z. B. eine Distanzbestimmung der Distanz eines Schlüssels zu einem Kraftfahrzeug erfolgen mit einer Bestimmung von zwei Zeitstempeln für den Empfang und/oder das Senden je eines bestimmten Datums in einer oder mehreren gesendeten Nachrichten (oder Frames oder Sendesequenzen oder Sendepaketen).
In bekannten UWB-Chipsätzen (Decawave, BeSpoon) ist die Bestimmung des Empfangs und/oder Sendens eines Signals gelöst durch Erzeugen eines Zeitstempels pro Frame zum Ende der Sychronisations-Präambel gemäß IEEE802.14.4a.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ist so ausgelegt, dass eine für das Ranging verwendete Zeitstempelposition vorab nicht bekannt sein muss und erst durch eine (hier kryptologisch gesicherte) Datenübertragung übermittelt wird. Dies verhindert ggf. eine Manipulierbarkeit des Ranging (Entfernungsbestimmung) durch z. B. eine sogenannte „Preamble Injection” in Form eines gezielten Einspeisens eines (allgemein bekannten) Preamble Signals, mit dem Ziel eine Zeitstempel-Erzeugung (also Messung des Zeitpunkts des Empfangs eines Frames beim Empfänger, insbesondere im Zusammenspiel mit einer „first path detection”) so zu verändern, dass die Signallaufzeit kleiner gemessen wird, als sie in Wirklichkeit ist.
Weitere Merkmale und Vorteile einiger vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung.
Dabei zeigt zur Veranschaulichung von einigen möglichen Ausgestaltungen der Erfindung, jeweils vereinfachend schematisch:
1 ein zumindest intern bekanntes Distanzbestimmungsverfahren oder Ranging Schema (hier „Ranging Schema 1” genannt),
2 eine Distanzbestimmung mit einem hier sogenannten ”Verschränkten Ranging” von k Geräten A1...Ak mit m Geräten B1...Bm mit z. B. einem „Ranging Schema 1” wie in 1,
3 eine Distanzbestimmung mit einem hier sogenannten ”Ranging Schema 2”,
4 eine Distanzbestimmung mit einem hier sogenannten ”Ranging Schema 3”,
5 eine Distanzbestimmung mit einem hier sogenannten ”Verschränkten Ranging” mit z. B. dem „Ranging Schema 2”, insbesondere für m > k (mehr (m) Kfz-seitige Transceiver B als (k) Kfz-Schlüssel A),
6 eine Distanzbestimmung mit einem hier sogenannten ”Verschränkten Ranging” mit einem „Ranging Schema 3”, insbesondere für m < k (weniger (m) Kfz-seitige Transceiver B als (k) Kfz-Schlüssel A),
7 ein Beispiel für einen Frame, bei dessen Empfang vom Empfänger mehrere Zeitstempel erzeugt und weiterverwendet werden an im Frame (ggf. verschlüsselt) genannten Daten wie Datenbytes Nr. 3 und 8,
8 ein hier sogenanntes „Ranging Schema 4” mit jeweils beim Empfang eines (der zwei dargestellten) Frames vom Empfänger erzeugten zwei Zeitstempeln pro Frame,
9 ein Beispiel eines LF/UWB basierten PASE-Ablaufs,
10 ein Kraftfahrzeug mit Ortungsvorrichtungen mit jeweils einem Sender und Empfänger zur Ortung mindestens eines Schlüssels,
10 zeigt beispielhaft zu Ausgestaltungen der Erfindung ein Kraftfahrzeug B mit Ortungsvorrichtungen B1, B2, B3, z. B. im linken Außenspiegel B-Spi1 und im rechten Außenspiegel B-Spi2 und im Radio.
Die Ortungsvorrichtungen B1, B2, B3 (im Kraftfahrzeug B) können jeweils zur Bestimmung eine Distanz d (= z. B. d11 oder d12 oder d13) mindestens oder genau eines anwesenden Schlüssels A1 (von hier mehreren anwesenden Schlüsseln A1, A2..A8) zum jeweiligen Transceiver B1, B2, B3 Signale Msg-B1-W, Msg-B2-W, Msg-B1-all-1, Msg-B2-all-1, Msg-Bl-all-2, Msg-Bl-all-2 an Schlüssel A1, A2..A8 senden und Signale Msg-A1, Msg-A2..Msg-A8 von Schlüsseln A1, A2..A8 empfangen.
Die Distanz d (= z. B. d11 oder d12 oder d13) eines Schlüssels A zu einer der Ortungsvorrichtungen B1, B2, B3 wird bestimmt aus dem Produkt der bekannten elektromagnetischen Signalausbreitungsgeschwindigkeit c (c in Luft ca. 299.705.518 m/s, also näherungsweise = c0) elektromagnetischer Signale (Msg-B1-W, Msg-B2-W, Msg-B1-all-1, Msg-B2-all-1, Msg-Bl-all-2, Msg-B1-all-2, Msg-A1, Msg-A2..Msg-A8) in Luft und der nach Ausgestaltungen der Erfindung geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen einem Schlüssel A und einem Transciever B1 etc. – z. B. unter Berücksichtigung hier mehrerer Signalübertragungen.
Verfahren zur Laufzeit-Messung („Ranging”) sind aus der Literatur bekannt, und insbesondere im Zusammenspiel mit UWB-Übertragung in der Anwendung.
1 zeigt als Beispiel für eine Verwendung einer genauen absoluten Laufzeit-Messung das sogenannte „Symmetric Double-Sided (SDS) Two-Way Ranging (TWR)”, mit dem ein Offset des Referenz-Taktes zwischen den beiden Ranging-Geräten ausgemittelt werden kann. Eine Grundvoraussetzung des SDS-TWR ist, dass die Antwort-Zeiten von Gerät A und Gerät B möglichst gleich sind. Das Gerät A (bzw. nachfolgend Geräte A1, A2..A8) könnte z. B. ein Schlüssel sein, das Gerät B (bzw. nachfolgend Geräte B1, B2, B3) könnte ein Fahrzeug-Transceiver sein.
2 zeigt für ein sogenanntes ”Verschränktes Ranging” von k Geräten A1...Ak mit m Geräten B1...Bm mit einem Distanzbestimmungsverfahren „Ranging Schema 1” wie in 1 eine grundsätzliche Problematik auf, wenn das „Ranging Schema 1” (mit der Anforderung an gleiche Antwortzeiten) benutzt wird: Ein „Verschränken” bzw. „Verschachteln” der Ranging-Abläufe ist nur bedingt möglich, die einzelnen Entfernungsmessungen müssen größtenteils nacheinander erfolgen.
Einige Ausgestaltungen der Erfindung betreffen alternative Distanzbestimmungsverfahren „Ranging Schema 2, „Ranging Schema 3”, „Ranging Schema 4”, die beispielhaft in 3–9 dargestellt sind.
Ein (erstes) mögliches Lösungselement ist die Definition von Ranging-Schemata (Ranging Schemas 2–4), die unterschiedliche – evtl. sogar dynamisch wählbare – Antwortzeiten (also Zeiten TRSP1, TRSP2 etc.. die ein Sender oder Empfänger (Schlüssel A oder Kfz-seitiger Transceiver B) einer Nachricht (Frame) benötigt bis zum Senden oder Empfang einer nächsten Nachricht) erlauben.
3 zeigt schematisch ein hier sogenanntes Distanzbestimmungsverfahren „Ranging Schema 2” (= „Ranging Schema 2”): Ein Kfz-seitiger Transceiver (z. B. B1) sendet einmal eine Nachricht M1, und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in z. B. B1 den Zeitpunkt T_{S1_B}, zu dem er die Nachricht M1 an den Schlüssel A sendet.
Ein Kfz-Schlüssel (z. B. A1) antwortet an B1 zweimal, nämlich mit Nachrichten M2 und M3 an B1 und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in A1 den Zeitpunkt T_{S2_A} zu dem er die Nachricht M2 an den Kfz-seitigen Transceiver B1 sendet,
und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in A1 den Zeitpunkt T_{S3_A} zu dem er die Nachricht M3 an den Kfz-seitigen Transceiver B sendet.
Die Antwort-Zeiten TRSP1 und TRSP2 (also Zeiten TRSP1, TRSP2 etc.. die ein Sender oder Empfänger (Schlüssel A oder Kfz-seitiger Transceiver B) einer Nachricht (Frame) benötigt bis zum Senden oder Empfang einer (nächsten) Nachricht) können hier (relativ) beliebig sein,
z. B. wird nur das Verhältnis X (X = T_RSP1/T_RSP2) der (mit Hilfe einer Uhr im Schlüssel A bestimmten) Antwort-Zeiten T_RSP1 und T_RSP2 (oder alternativ Antwort-Zeiten T_RSP1 = (T_{S2_A} – T_{R1_A}) und T_RSP2 = (T_{S3_A} – T_{S2_A}) mit größerer Datenlänge) vom Schlüssel A1 dem Kfz-seitigen Transceiver B1 mitgeteilt (z. B. in einer Nachricht M3).
Die Distanz d (= z. B. d11 oder d12 oder d13) eines Schlüssels A1 zu einem Transceiver (z. B. B1, B2, B3) wird z. B. bestimmt aus dem Produkt der bekannten elektromagnetischen Signalausbreitungsgeschwindigkeit c (c in Luft ca. 299.705.518 m/s, also näherungsweise = c0) elektromagnetischer Signale in Luft und der der wie folgt aus mehreren Zeiten geschätzten Signallaufzeit TOF_estimate eines Signals zwischen einem Schlüssel A1 etc. und einer Ortungsvorrichtung B1 etc.
Diese geschätzten Signallaufzeit TOF_estimate eines Signals zwischen einem Schlüssel A1 etc. und einer Ortungsvorrichtung B1 etc. kann z. B. nur zur Distanzberechnung verwendet werden, ohne dass relevant ist, welches der Signale oder Nachrichten diese geschätzten Signallaufzeit TOF_estimate hat.
Z. B. ist beim Distanzbestimmungsverfahren 2 („Ranging Schema 2”) in 3 die geschätzte Signallaufzeit TOF_estimate für ein Signal zwischen einem Schlüssel A1 und einer Ortungsvorrichtung B1: TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S1_B} – (1 + X)·(T_{R3_B} – T_{R2_B})] (zur Veranschaulichung: mit X = T_RSP1/T_RSP2 = (T_{S2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{S2_A}) ergibt dies TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S1_B} – (1 + (T_{S2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{S2_A}))·( T_{R3_B} – T_{R2_B})])
Damit beim Distanzbestimmungsverfahren 2 („Ranging Schema 2”) in 3 ein Kfz-seitiger Transceiver B die Distanz d (des Schlüssels A zum Kfz-seitigen Transceiver B) aus einer geschätzten Laufzeit TOF_estimate (TOF = ”Time Of Flight”) zwischen A1 und B1 bestimmen kann, kann also der Kfz-seitige Transceiver B1 vom Schlüssel A1 z. B. nur das Verhältnis X = T_RSP1/T_RSP2 der (mit einer Uhr im Schlüssel A gemessenen, hier sogenannten) Antwort-Zeiten T_RSP1 = (T_{S2_A} – T_{R1_A}) und T_RSP2 = (T_{S3_A} – T_{S2_A}) (oder alternativ zu X auch die Antwort-Zeiten T_RSP1 = (T_{S2_A} – T_{R1_A}) und T_RSP2 = (T_{S3_A} – T_{S2_A}) mit größerer Datenlänge) übermitteln, z. B. in der Nachricht M3 in 3; denn die Zeitpunkte T_{S1_B} und T_{R2_B} und T_{R3_B} kann der Kfz-seitige Transceiver B1 mit seiner Uhr („clock B”) selber messen.
4 zeigt schematisch ein hier sogenanntes Distanzbestimmungsverfahren „Ranging Schema 3„ (= „Ranging Schema 3”): Ein Kfz-seitiger Transceiver B1 sendet zweimal, nämlich eine Nachricht M1 und eine Nachricht M2,
und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in B1 den Zeitpunkt T_{S1_B}, zu dem er die Nachricht M1 an den Schlüssel A sendet,
und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in B1 den Zeitpunkt T_{S2_B}, zu dem er die Nachricht M2 an den Schlüssel A sendet.
Ein Kfz-Schlüssel A1 antwortet an B1 einmal, nämlich mit der Nachricht M3 an B1 und misst mit einer Uhr/einem Chip etc. in A1 den Zeitpunkt T_{S3_A} zu dem er die Nachricht M3 an den Kfz-seitigen Transceiver B sendet.
Die Antwort-Zeiten T_RSP1 und T_RSP2 (also Zeiten TRSP1, TRSP2 etc.), die (für T_RSP1) ein Sender B1 einer Nachricht zum Zeitpunkt T_{S1_B} benötigt bis zum Senden einer (nächsten) Nachricht M2 zum Zeitpunkt T_{S2_B}
und die (für T_RSP2) ein Empfänger A1 einer Nachricht M2 zum Zeitpunkt T_{R2_A} benötigt bis zum Senden einer Nachricht M3 zum Zeitpunkt T_{S3_A},
können hier (relativ) beliebig sein,
z. B. wird nur das Verhältnis X der (mit einer Uhr im Schlüssel A1 gemessenen) Antwort-Zeiten TRSP1 und TRSP2 (oder alternativ statt X Antwort-Zeiten T_RSP1 und T_RSP2 mit größerer Datenlänge) vom Schlüssel A1 dem Kfz-seitigen Transceiver B1 mitgeteilt (z. B. in einer Nachricht M3).
Die Distanz d (= z. B. d11 oder d12 oder d13 in 10) eines Schlüssels A zu einem Transceiver (z. B. B1, B2, B3 in 10) wird bestimmt aus dem Produkt der bekannten elektromagnetischen Signalausbreitungsgeschwindigkeit c (c in Luft ca. 299.705.518 m/s, also näherungsweise = c0) elektromagnetischer Signale in Luft und der wie folgt aus mehreren Zeiten geschätzten Signallaufzeit TOF_estimate eines Signals zwischen einem Schlüssel A und einer Ortungsvorrichtung B. Z. B. ist beim Distanzbestimmungsverfahren 3 („Ranging Schema 3”) in 4 die geschätzte Signallaufzeit TOF_estimate für ein Signal zwischen einem Schlüssel A und einer Ortungsvorrichtung B: TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S2_B} – (T_{S2_B} – T_{S1_B})/X] (zur Veranschaulichung: mit in 4: X = T_RSP1/T_RSP2 = (T_{R2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{R2_A}) ergibt dies TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S2_B} – (T_{S2_B} – T_{S1_B})/((T_{R2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{R2_A}))])
Damit beim Distanzbestimmungsverfahren 3 („Ranging Schema 3”) in 4 der Kfz-seitige Transceiver B1 die Distanz d (des Schlüssels A1 zum Kfz-seitigen Transceiver B1) aus einer geschätzten Laufzeit TOF_estimate (TOF = ”Time Of Flight”) zwischen A1 und B1 bestimmen kann, kann also der Kfz-seitige Transceiver B1 vom Schlüssel A1 z. B. nur das Verhältnis X = T_RSP1/T_RSP2 der (mit einer Uhr im Schlüssel A1 gemessenen) Antwort-Zeiten T_RSP1 = (T_{R2_A} – T_{R1_A}) und T_RSP2 =/(T_{S3_A} – T_{R2_A}) (oder alternativ Antwort-Zeiten T_RSP1 = (T_{R2_A} – T_{R1_A}) und ^TRSP2 =/(T_{S3_A} – T_{R2_A}) mit größerer Datenlänge) übermitteln, z. B. in der Nachricht M3 in 4; denn die Zeitpunkte T_{S1_B} und T_{S2_B} und T_{R3_B} kann der Kfz-seitige Transceiver B1 mit seiner Uhr („clock B”) selber messen.
5 und 6 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Beispiel eines Ablaufs für ein Ranging (Distanz bestimmen) mit mehreren Geräten A1..Ak, B1..Bm.
Ein zweites Lösungselement von einigen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Definition eines Ablaufs für die Entfernungsmessung zwischen mehreren Geräten betreffen, der darauf beruht, dass eine Nachricht (in 5: A1, A2, A3..A_k) von einem der (k) A-Geräte von allen (m) B-Geräten für das Ranging genutzt werden kann und umgekehrt (in 5: B1, B2, B3..B_m).
Dabei gilt bezüglich der zeitlichen Dauer bzw. der Belegung des Übertragungskanals:

• Falls im System mehr B-Geräte als A-Geräte vorhanden sind, ist das Ranging Schema 2 vorteilhaft.
• Falls im System mehr A-Geräte als B-Geräte vorhanden sind, ist das Ranging Schema 3 vorteilhaft.
• Sind im System genauso viele A-Geräte wie B-Geräte vorhanden, sind beide Schemata in etwa gleich günstig, wobei sich aufgrund der Anzahl der zu übertragenden Zeitstempel von A nach B ein kleiner Vorteil für das Ranging Schema 2 ergibt (es sind weniger Empfangs-Zeitstempel zu übertragen, was sich in der Paketlänge bemerkbar machen kann – 1 Zeitstempel kann durchaus mehrere Byte lang sein).

5 zeigt ein ”Verschränktes Ranging” von k Geräten A1...Ak mit m Geräten B1...Bm mit „Ranging Schema 2”, das insbesondere günstig ist, falls m > k.

• Die m B-Geräte starten nacheinander das Ranging. – Da alle A-Geräte die Nachrichten von den B-Geräten empfangen können, startet mit jeder ersten B-Nachricht (Msg-Bl-all-1..Msg-Bm-all-1) das Ranging mit allen A-Geräten A1..A8. – Beispiel: Die B1-Nachricht Msg-Bl-all-1 von B1 startet ein Ranging mit allen A-Geräten, also (μ = 1) 1 → 1, 1 → 2, 1 → 3... . Die B2-Nachricht Msg-B2-all-1 von B2 startet ein Ranging mit allen A-Geräten, also (μ = 2) 2 → 1, 2 → 2, 2 → 3... .
• Die B-Geräte B1..Bm erzeugen dabei jeweils einen Sende-Zeitstempel beim Senden einer Nachricht Msg-Bl-all-1..Msg-Bm-all-1.
• Jedes A-Gerät A1..Ak erzeugt einen Empfangs-Zeitstempel beim Empfang einer Nachricht Msg-Bl-all-1..Msg-Bm-all-1, der abhängig ist von der jeweiligen Signal-Laufzeit sowie dem individuellen Gangunterschied und Offset der A-Uhr. Insgesamt fallen für jedes A-Gerät also m Empfangszeitstempel an.
• Die A-Geräte antworten mit um eine Frame-Dauer versetzten Response-Zeiten, um Signal-Kollisionen zu vermeiden. – Diese Response-Zeit T_RSP1 kann nach einem vorher festgelegten Muster berechnet werden: T_RSP1 = m·T_B + T_processing + (κ – 1)·T_A mit κ = 1...k – Variationen der Response-Zeit sind möglich, z. B. zusätzliche Pause-Zeiten zwischen den A-Frames mit einem zufälligen Offset des Sendezeitpunkts, um Fälschungen zu erschweren. – Beim Senden einer Nachricht Msg-A1-1..MsgAk-2 erzeugt jedes A-Gerät einen Sendezeitstempel. – Jedes B-Gerät empfängt nacheinander die Nachrichten Msg-A1-1..MsgAk-2 der A-Geräte und erzeugt dabei jeweils einen Empfangszeitstempel. – Beispiel: B1 empfängt von A1 Msg-Al-1 und erzeugt einen Zeitstempel T_A1.1 (B1) B1 empfängt von A2 MsgA2-1 und erzeugt einen Zeitstempel T_A2.1 (B1) ... B2 empfängt von A1 Msg-A1-1 und erzeugt einen Zeitstempel T_A1.1 (B2) ...
• Nachdem die erste Nachricht Msg-Ak-1 des k-ten A-Geräts abgeschlossen ist, senden die A-Geräte ein zweites Mal, um das Ranging Schema 2 zu vervollständigen. Die Nachrichten Msg-Al-2..Msg-Ak-2 sind wieder um eine Frame-Dauer versetzt, um Signal-Kollisionen zu vermeiden. – Für die Response-Zeit kann dabei folgende Regel angewendet werden: T_RSP2 = k·T_A – Die Response Zeiten T_RSP1 und T_RSP2 sind dabei im Allgemeinen nicht gleich. – Das Verhältnis x = T_RSP1/T_RSP2 ist für jedes A-Gerät unterschiedlich. – Beim Senden erzeugt jedes A-Gerät einen Sendezeitstempel. – Jedes B-Gerät empfängt nacheinander die Nachrichten Msg-A1-2..Msg-Ak-2 der A-Geräte und erzeugt dabei jeweils einen Empfangszeitstempel.
• Die von den A-Geräten erzeugten Empfangs- und Sendezeitstempel (oder jeweils eine Angabe „X” betreffend ein Verhältnis der Länge zweier Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) zwischen jeweils zwei seitens der A-Geräte (A1–A8) gemessenen Zeitpunkten jeweils eines Sendens oder Empfangs einer Nachricht) werden in die A-Nachrichten (z. B. Msg-A1-1 und/oder Msg-A1-2 usw.) integriert und stehen damit den B-Geräten zur Verfügung. – Praktischerweise geschieht dies zusammen mit den Ranging-Nachrichten. – Sendezeitstempel können in die zu sendende Nachricht integriert werden, wenn die Hardware (IC) über die Fähigkeit verfügt, zu einem vorab konfigurierten Zeitpunkt den Sendevorgang zu starten. – Beispiel: – Die erste A-Nachricht enthält die m Empfangszeitstempel aller B-Nachrichten, sowie den Sendezeitstempel dieser ersten A-Nachricht. – Die zweite A-Nachricht enthält den Sendezeitstempel dieser zweiten A-Nachricht. – Beispiel: m = 8, k = 8 – Die erste A-Nachricht enthält 8 + 1 = 9 Zeitstempel – Die zweite A-Nachricht enthält 1 Zeitstempel – In Summe werden 24 Nachrichten übertragen (8 von B nach A, 16 von A nach B), wobei 10 Zeitstempel enthalten sein müssen.
• Jedes B-Gerät verfügt damit über seinen eigenen Sendezeitstempel (T_{S1_B}), 2·k Empfangszeitstempel der A-Nachrichten (T_{R2_B} und T_{R3_B}), sowie über k Empfangszeitstempel (T_{R1_A}) sowie 2·k Sendezeitstempel (T_{S2_A} und T_{S3_A}) der A-Geräte und kann damit die Laufzeiten bzw. Entfernungen zu allen A-Geräten berechnen. – X = T_RSP1/T_RSP2 = T_{RSP1_A}/T_{RSP2_A} = (T_{S2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{S2_A}) – TOF_estimate = TOF_B = ½·[T_{R3_B} – T_{S1_B} – (1 + X)·(T_{R3_B} – T_{R2_B})

6 zeigt ein ”Verschränktes Ranging” von k Geräten A1...Ak mit m Geräten B1...Bm mit „Ranging Schema 2”, das insbesondere günstig ist, falls m < k.

• Die m B-Geräte starten nacheinander das Ranging. – Da alle A-Geräte die Nachrichten von den B-Geräten empfangen können, startet mit jeder ersten B-Nachricht Msg-B1-all-1..Msg-Bm-all-1 das Ranging mit allen A-Geräten A1..Ak. – Beispiel: Die B1-Nachricht Msg-B1-1 startet ein Ranging mit allen A-Geräten, also (μ = 1) 1 → 1, 1 → 2, 1 → 3... . Die B2-Nachricht Msg-B2-1 startet ein Ranging mit allen A-Geräten, also (μ = 2) 2 → 1, 2 → 2, 2 → 3... .
• Die B-Geräte erzeugen dabei jeweils einen Sende-Zeitstempel beim Senden einer Nachricht Msg-B1-all-1..Msg-Bm-all-1.
• Jedes A-Gerät erzeugt einen Empfangs-Zeitstempel beim Empfang einer Nachricht Msg-B1-all-1..Msg-Bm-all-1, der abhängig ist von der jeweiligen Signal-Laufzeit sowie dem individuellen Gangunterschied und Offset der A-Uhr. Insgesamt fallen für jedes A-Gerät also m Empfangszeitstempel an.
• Nachdem das letzte B-Gerät die erste Ranging-Nachricht abgeschlossen hat, senden die B-Geräte ein zweites Mal (2. Nachricht im Ranging Schema 3) Nachrichten beim Senden einer Nachricht Msg-Bl-all-2..Msg-Bm-all-2. – Die Response-Zeit T_RSP1 kann folgendermaßen festgelegt werden: T_RSP1 = m·T_B – Variationen der Response-Zeit sind möglich, z. B. durch zusätzliche Pause-Zeiten oder einem zufälligen Offset des Sendezeitpunkts, um Fälschungen zu erschweren. – Beim Senden einer Nachricht Msg-B1-all-2.. Msg-Bm-all-2 erzeugt jedes B-Gerät wieder einen Sendezeitstempel. – Jedes A-Gerät empfängt die Nachricht Msg-Bl-all-2..Msg-Bm-all-2 und erzeugt dabei einen (zweiten) individuellen Empfangs-Zeitstempel.
• Nachdem auch die zweite Ranging-Nachricht vom m-ten B-Gerät abgeschlossen ist, antworten die die A-Geräte einmal mit Msg-A1..Msg-Ak, um das Ranging-Schema zu vervollständigen. – Eine kurze Berechnungs-Zeit („Processing Time”) muß vorgehalten werden, damit das erste A-Gerät (A1) die Nachricht des letzten B-Geräts (B_m) verarbeiten kann. – Für die Response-Zeit T_RSP2 kann dann folgende Regel angewendet werden: T_RSP2 = m·T_B + T_processing + (κ – 1)·T_A mit κ = 1...k – Die Response Zeiten T_RSP1 und T_RSP2 sind dabei im allgemeinen nicht gleich. – Das Verhältnis x = TRSp1/T_RSP2 ist für jedes A-Gerät unterschiedlich. – Beim Senden erzeugt jedes A-Gerät einen Sendezeitstempel. – Jedes B-Gerät empfängt nacheinander die Nachrichten Msg-Al..Msg-Ak der A-Geräte und erzeugt dabei jeweils einen Empfangszeitstempel.
• Die von den A-Geräten erzeugten Empfangs- und Sendezeitstempel werden in die A-Nachrichten Msg-A1..Msg-Ak integriert und stehen damit den B-Geräten zur Verfügung. – Praktischerweise geschieht dies zusammen mit den Ranging-Nachrichten. – Sendezeitstempel können in die zu sendende Nachricht integriert werden, wenn die Hardware (IC) über die Fähigkeit verfügt, zu einem vorab konfigurierten Zeitpunkt den Sendevorgang zu starten. – Beispiel: – Die A-Nachricht enthält die 2·m Empfangszeitstempel aller B-Nachrichten, sowie den Sendezeitstempel dieser abschließenden A-Nachricht. – Beispiel: m = 8, k = 8 – Die A-Nachricht enthält 2·8 + 1 = 17 Zeitstempel. – In Summe werden also 24 Nachrichten übertragen (16 von B nach A, 8 von A nach B), wobei 17 Zeitstempel enthalten sein sollen.
• Jedes B-Gerät verfügt damit über seine eigenen Sendezeitstempel (T_{S1_B}, T_{S2_B}), k Empfangszeitstempel der A-Nachrichten (T_{R3_B}), sowie über 2·m Empfangszeitstempel (T_{R1_A}, T_{R2_A}) und k Sendezeitstempel (T_{S3_A}) der A-Geräte und kann damit die Laufzeiten bzw. Entfernungen zu allen A-Geräten berechnen. – X = T_RSP1/T_RSP2 = T_{RSP1_A}/T_{RSP2_A} = (T_{R2_A} – T_{R1_A})/(T_{S3_A} – T_{R2_A}) – TOF_estimate = TOF_B = ½·[T_{R3_B} – T_{S2_B} – (T_{S2_B} – T_{S1_B})/X]

Wie 7 und 8 verdeutlichen betreffen weitere Ausgestaltungen der Erfindung das Verwenden mehrerer (hier min. zwei) Zeitstempel pro (zwischen A und B gesendeter Nachricht (= hier Frame genannt).
Gängige UWB-Chipsätze (Decawave, BeSpoon) erzeugen einen Zeitstempel pro Frame, üblicherweise zum Ende der Synchronisations-Präambel.
Die Zeitstempel-Position ist z. B. im IEEE802.15.4a Protokoll exakt definiert und somit a priori bekannt.
Es gibt mehrere Gründe, ein System so auszulegen, dass die für das Ranging verwendete Zeitstempel-Position vorab nicht bekannt ist und erst durch die (kryptologische gesicherte) Datenübertragung übermittelt wird („a posteriori”).
Dies vermeidet z. B. die Manipulierbarkeit des Ranging durch sogenannte „Preamble Injection”, also durch gezieltes Einspeisen eines (allgemein bekannten) Preamble-Signals, mit dem Ziel die Zeitstempel-Erzeugung (speziell im Zusammenspiel mit „firstpath detection”) so zu verändern, dass die Signallaufzeit kleiner gemessen wird, als sie in Wirklichkeit ist.
Dies erfordert eine Signal-Verarbeitung im Empfänger-Pfad, die in der Lage ist, auch innerhalb der Daten Zeitstempel zu generieren. Eine Ausgestaltungsmöglichkeit ist, pro empfangenem Daten-Byte einen Zeitstempel zu generieren, und den (bzw. die) zu verwendenden Zeitstempel erst mit den Daten zu übermitteln. Derartige Implementierungen sind zum jetzigen Zeitpunkt nicht bekannt.
7 zeigt ein Beispiel für einen Frame (z. B. Msg-Bl-all-1), in dem mehrere Zeitstempel (jeweils bei einem Empfang von je einem Datum oder Byte (hier Byte oder Datum (Data) Nr. 3 und Nr. 8 im Frame) eines Frames beim Empfänger des Frames) erzeugt werden.
In 7 ist dargestellt, wie für alle Dateneinheiten (oder alternativ z. B. auch oder nur für jedes Daten-Byte Data1..Data8) ein Zeitstempel von einer Uhr oder einem Chip eines Empfängers (z. B. A1 und/oder B1) einer Nachricht (wie M1, M2, M3) erzeugt wird, und im Nachhinein zwei Zeitstempel (Zeitstempel T_{R1_A} für das Datum oder Byte 3 und Zeitstempel T_{R2_A} das Datum oder Byte 8) für die weitere Verarbeitung ausgewählt werden.
Wenn nun pro Frame zwei (oder mehr) Zeitstempel (Zeitstempel T_{R1_A} für das Datum oder Byte 3 und Zeitstempel T_{R2_A} das Datum oder Byte 8) erzeugt und/oder weiterverwendet werden können, lassen sich noch effizientere Ranging-Schemata definieren (die bisherigen Schemata in 2–7 könnten implizierten, dass für jeden Zeitstempel die Übertragung eines Frames vorgesehen ist).
Eine einfache Möglichkeit ist, (wie in 8 oben dargestellt) nur einen Frame von A1 nach B1 und (wie in 8 unten dargestellt) einen Frame von B1 nach A1 zu senden, bei deren Empfang (für den oberen Frame in A bzw. für den unteren Frame in B) jeweils zwei Zeitstempel erzeugt oder weiterverarbeitet werden (z. B. Zeitstempel T_{R1_A} für das Datum oder Byte 3 und Zeitstempel T_{R2_A} das Datum oder Byte 8 beim Empfang des ersten Frames in A).
Es stehen nun mehr Ranging-Informationen (= Zeitstempel) zur Verfügung, bei gleichzeitig reduziertem Sende-Aufwand bzw. Spektrum-Belegung.
Das in 8 gezeigte Schema kann z. B. als Mischung des Ranging Schema 2 und des Ranging Schema 3 betrachtet werden. Man könnte z. B. die TOF_estimate einmal nach Schema 2 und einmal nach Schema 3 berechnen, und die beiden Ergebnisse mitteln, um den Fehler zu minimieren. Andere Berechnungsverfahren mit dem Ziel der Fehlerminimierung sind denkbar.
Wie 9 zu einem Ablauf in einem LF-UWB basierten PASE System beispielhaft verdeutlicht, betreffen weitere Ausgestaltungen der Erfindung die Anwendung des „Ranging Schemas 3” für den Kommunikations-Ablauf in einem PASE („Passive Start and Entry”) System mit einem oder mehreren (hier acht) Schlüsseln A1, A2..A7 und z. B. einem oder mehreren (hier zwei) Fahrzeug-Transceivern B1, B2 eines Kraftfahrzeugs B. Ein möglicher LF/UWB basierter PASE-Ablaufs ist folgender:

• Der Ablauf wird durch eine externe Aktion (Türgriff ziehen, bzw. Erkennung der Annäherung durch Näherungs-Sensor oder Polling-Funktion) gestartet.
• Nach dem Hochfahren der Fahrzeug-Elektronik sendet das Fahrzeug B (also B1 etc.) mindestens ein LF-Signal Msg-B1-W, Msg-B2-W, um den mindestens einen Schlüssel A (A1, A2..A7) aufzuwecken (möglich durch stromsparenden LF-Empfänger im mindestens einen Schlüssel A1, A2..A7, der ständig aktiv ist) und die LF-Feldstärke (im Schlüssel A1, A2..A7) zumessen (ggf. von verschiedenen LF-Fahrzeug-Antennen)
• Noch während der LF-Sendephase könnten die beiden UWB-Fahrzeug-Transceiver B1, B2 das Ranging (= Distanzmessung) starten, z. B. gemäß dem Prinzip in 3 oder 4 oder 8, Zwischen der jeweils ersten Ranging-Nachricht Msg-B1-all-1, Msg-B2-all-1 der Fahrzeug-Transceiver B1, B2 und der zweiten Ranging-Nachricht Msg-Bl-all-2, Msg-B2-all-2 wird eine Pause P1 eingefügt, um den Schlüsseln A1, A2..A7 Gelegenheit zu geben, die empfangenen Daten (in Msg-Bl-all-1, Msg-B2-all-1, Msg-Bl-all-2, Msg-B2-all-2, bzw. ggf. entsprechend M1/M1, M2 in den anderen Fig.) zu verarbeiten und zu interpretieren.
• Günstigerweise enthält bereits die erste Ranging-Nachricht Msg-Bl-all-1 eine „Challenge” für ein kryptologisches „Challenge-Response” Verfahren
• Nach der zweiten Ranging-Nachricht (und ggf. Pausenzeit) antworten die (hier sieben der) mehreren (z. B. hier acht) Schlüssel A1, A2..A7 der Reihe nach (mit Msg-Al, Msg-A2, Msg-A3, Msg-A4, Msg-A5, Msg-A6, Msg-A7), und integrieren in die Daten (mit Msg-A1, Msg-A2, Msg-A3, Msg-A4, Msg-A5, Msg-A6, Msg-A7) – die Empfangszeitstempel (z. B. entsprechend T_{R1_A}, T_{R2_A} in 4), die sie jeweils angefertigt haben (mit ihren Uhren/Chips), wenn sie von den beiden Kfz-seitigen Transceivern B1, B2 Daten (mit Nachrichten Msg-Bl-all-1, Msg-B2-all-1, Msg-B1-all-2, Msg-B2-all-2) erhalten haben, – die kryptologische „Response” der Schlüssel A1, A2, ..A7 an die Fahrzeug-Transceiver B1, B2, – die gemessenen LF-RSSI Daten
• Da die Schlüssel A1, A2..A7 von beiden Transceivern B1, B2 empfangen werden können, stehen damit auf Fahrzeugseite (B) die vollständigen Daten aller sieben oder acht Schlüssel (LF-RSSI, Kryptologie, Ranging) zur Verfügung.
• Bereits nach dem Empfang einer Nachricht Msg-Al des ersten Schlüssels A1 beginnen die Transceiver B1, B2, die empfangenen Daten oder daraus erzeugte Informationen an ein Steuergerät Steu zu senden.
• Nach Abschluss des Ranging mit allen z. B. sieben oder acht Schlüsseln A1..A7 hat das Steuergerät Steu somit vollständig die zur Distanzbestimmung der Distanzen aller Schlüssel A1..A7 zum Kraftfahrzeug erforderlichen Information und die Entscheidungs-Freiheit zu jedem dieser Schlüssel A1..A7, für ihn einen Fahrzeug-Zugang zu gewähren oder abzuweisen. Dazu können die Informationen auch gegeneinander plausibilisiert oder miteinander verknüpft werden.

Mögliche technische Vorteile von einigen Ausgestaltungen der Erfindung können z. B. folgende sein:

• Schnellere Reaktionszeit
• Geringere Spektrums-Belegung
• Geringerer Energiebedarf
• Auf B-Seite steht die Gesamtheit aller Informationen zur Verfügung. Insbesondere wenn die B-Geräte (B1, B2 usw.) vernetzt sind (Fahrzeug), können die Informationen für weitergehende Signalverarbeitung oder Fusion genutzt werden (z. B. Plausibilisierung der gemessenen Entfernungen)

Mögliche Merkmale von einigen Ausgestaltungen der Erfindung können z. B. folgende sein:

• Verfahren für eine Laufzeit-basierte Entfernungsmessung („Ranging”), bei denen in eine Übertragungs-Richtung mehrere (z. B. min. zwei) aufeinanderfolgende Zeitstempel erzeugt werden, entweder durch mehrmaliges Senden oder durch entsprechende Signal-Verarbeitung innerhalb eines Frames.
• Verfahren für das Ranging zwischen mehreren Geräten, bei dem sich unterschiedliche Geräte auf ein und dieselbe Nachricht eines anderen Geräts beziehen, wodurch ein effizientes (zeitliches) Verschachteln der Ranging-Sequenzen ermöglicht wird.

Eine vorstellbare Alternativlösung könnte z. B. sein:

• Verschachteln der Ranging-Sequenzen in der Frequenz-(FDMA) oder Code-Dimension (CDMA).

Eine gemäß Ausgestaltungen der Erfindung bestimmte Distanz d kann z. B. dazu verwendet werden, nur einem als nahe genug (z. B. kleiner 1 m oder 2 m) zum Kraftfahrzeug B befindlichen Schlüssel A1 eine Türe des Kraftfahrzeugs B zu öffnen und/oder den Motor-Start zu ermöglichen.
Eine gemäß Ausgestaltungen der Erfindung bestimmte Distanzbestimmung kann z. B. dazu verwendet werden, zuverlässig die Distanz d eines Schlüssel A1 von mindestens einem Kraftfahrzeug Transceiver B1 zu bestimmen, um unberechtigten Öffnungsversuchen Dritter über zwischen dem Kraftfahrzeug-seitigem Transceiver B1 und dem Schlüssel A1 zwischengeschaltete Netze entgegenzuwirken, damit eine Vortäuschung einer nahen Distanz vermieden würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10032936 A1 [0002]
DE 102012201385 A1 [0002]
WO 2012/076389 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE802.14.4a [0006]
IEEE802.15.4a [0047]

Claims

Distanzbestimmungsvorrichtung mit mindestens einer fahrzeugseitigen Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) und mit mindestens einer weiteren Komponente in Form eines Schlüssels (A; A1..A8) für das Kraftfahrzeug (B), zur Bestimmung mindestens einer Distanz (d; d11, d12, d13) des mindestens einen Schlüssels (A; A1..A8) zum mindestens einen Transceiver (B1, B2, B3) aufgrund einer geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen dem Transceiver (B1, B2, B3) und dem Schlüssel (A; A1..A8), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, dass zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) durch eine der Komponenten (B1, B2; A1, A2..A8) eine Angabe („X”) verwendet wird betreffend das Verhältnis der Länge zweier Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) zwischen jeweils zwei seitens einer anderen Komponente (A1; B1) bestimmten Zeitpunkten (3: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B}; 4: T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}; 8: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B} oder T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}) jeweils des Sendens oder Empfangs einer Nachricht (3: M1, M2, M3; 4: M1, M2, M3; 8: Msg-Bl-all-1, Msg-A; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2), wobei die Distanzbestimmungseinrichtung dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (B1 -> A1) zwei oder mehr Komponenten in Form je eines Transceivers (B1, B2) an mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) je eine Nachricht (Msg-Bl-all-1; Msg-B2-all-1..Msg-Bm-all-1) senden, wonach in die andere Richtung (B1 -> A1) eine oder mehrere Komponenten in Form je eines Schlüssels (A1..A8) an mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2..Bm) je zwei Nachrichten (Msg-A1-1, Msg-A2-1..MsgAk-1; Msg-A1-1, Msg-A2-1..MsgAk-1, Msg-A1-1, Msg-A2-l..MsgAk-1; Msg-A1-2, Msg-A2-2..MsgAk-2) senden.
Distanzbestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit mindestens einem Transceiver (B1, B2, B3) in einem Kraftfahrzeug (B) zur Bestimmung der Distanz (d; d11, d12, d13) mindestens eines Schlüssels (A; A1..A8) zum Transceiver (B1, B2, B3) aufgrund einer geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen dem Transceiver und Schlüssel (A; A1..A8), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (B1 -> A1; A1 -> B1) zwischen mindestens einer Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) und mindestens einer Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) durch mindestens eine Nachricht (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-A1-1, Msg-Al-2; 6: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Msg-B1-all-1; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) zwei Daten (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-A1-1, Msg-Al-2; 6: Msg-B1-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Byte 3, Byte 8; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet werden, welche zwei Daten von der anderen (B1; A1) der genannten Komponenten empfangen werden, in welcher die Zeitpunkte (3: T_{R2_B}, T_{R3_B}; 4: T_{R1_A}, T_{R2_A}; 8: T_{R1_A}, T_{R2_A}) des Empfangs der zwei Daten (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-Al-1, Msg-A1-2; 6: Msg-Bi-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Byte 3, Byte 8; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) des Empfangs bestimmt werden, welche Zeitpunkte zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) verwendet werden, und dass in die andere Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) zwischen mindestens einer Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) und mindestens einer Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) durch mindestens eine Nachricht (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-Al; 8: Msg-A; 9: Msg-A1) ein Datum oder zwei Daten (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bi-all-1; 6: Msg-A1; 8: Byte 2, Byte 8; 9: Msg-A) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet werden, welche ein oder zwei Daten von der anderen (B1; A1) der genannten Komponenten empfangen werden, in welcher jeweils der Zeitpunkt (3: T_{R1_A}; 4: T_{R3_B}; 8: T_{R3_B}; T_{R4_BA}) des Empfangs der ein oder zwei Daten (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-Al; 8: Byte 2, Byte 8; 9: Msg-A) bestimmt wird, und zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) verwendet wird, wobei in eine (3-8) oder zwei Richtungen (8) eine Nachricht 3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-Al; 8: Msg-A; 9: Msg-A1) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet wird, die eine Angabe („X”) betreffend zwei Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) enthält, von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2 ₎ die Zeitdifferenz zwischen zwei in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachrichten ist, und von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen einer in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachricht und einer in die andere genannte Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) gesendeten Nachricht ist, wobei eine geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) von mindestens einem Teilnehmer (A1; B1) bestimmt wird mit der ihm gesendeten Angabe („X”; T_RSP1, T_RSP2; T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B}; T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}) betreffend zwei Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) und mit seitens dieses Teilnehmers (A1; B1) gemessenen Zeitpunkten (3: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B}; 4: T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}; 8: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B} oder T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}) des Sendens und/oder Empfangs von Nachrichten (3: M1, M2, M3; 4: M1, M2, M3; 8: Msg-Bl-all-1, Msg-A; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2).
Distanzbestimmungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendeten zwei Daten (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-Al-1, Msg-A1-2; 6: Msg-Bl-all-1, Msg-B1-all-2 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) in zwei Nachrichten enthalten sind oder zwei Nachrichten sind.
Distanzbestimmungseinrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendeten zwei Daten (8: Byte 3, Byte 8; 8: Byte 2, Byte 8) in einer Nachricht enthalten sind, insbesondere mit einer Angabe in dieser oder einer anderen Nachricht, welche der Daten (Data1, Data2, Data3..Data8) in einer Nachricht diese zwei Daten (8: Byte 3, Byte 8; 8: Byte 2, Byte 8) sind. (8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Empfänger der Nachricht mit den zwei Daten (8: Byte 3, Byte 8; 8: Byte 2, Byte 8) darin für die zwei Daten (8: Byte 3, Byte 8; 8: Byte 2, Byte 8) deren jeweiligen Empfangszeitpunkt als Zeitstempel erfasst und/oder die Empfangszeitpunkte dieser zwei Daten (8: Byte 3, Byte 8; 8: Byte 2, Byte 8) aus dieser Nachricht zur Bestimmung einer Zeitdifferenz verwendet, mit der ein Verhältnis (X) bestimmt wird, mit dem die geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) bestimmt wird. (8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass die Angabe betreffend zwei Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) das Verhältnis („X”) zweier Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) ist oder enthält, von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen zwei in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachrichten ist, und von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen einer in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachricht und einer in die andere genannte Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) gesendeten Nachricht ist.
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass die Angabe betreffend zwei Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) die zwei Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) angibt, von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen zwei in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachrichten ist, und von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen einer in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; Al -> B1) gesendeten Nachricht und einer in die andere genannte Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) gesendeten Nachricht ist.
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, die geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen einem Transceiver (B1..B8) und einem Schlüssel (A; A1..A8) zu bestimmen mit: TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S1_B} – (1 + X)·(T_{R3_B} – T_{R2_B})] (3, 8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, die geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen einem Transceiver (B1..B8) und einem Schlüssel (A; A1..A8) zu bestimmen mit: TOF_estimate = ½·[T_{R3_B} – T_{S2_B} – (T_{S2_B} – T_{S1_B})/X] (4, 8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, die geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen einem Transceiver (B1..B8) und einem Schlüssel (A; A1..A8) zu bestimmen mit: TOF_estimate = ½·(½·[T_{R3_B} – T_{S1_B} – (1 + X)·(T_{R3_B} – T_{R2_B})] + ½·[T_{R3_B} – T_{S2_B} – (T_{S2_B} – T_{S1_B})/X]) (8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (B1 -> A1) mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) an mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) eine oder genau eine Nachricht (M1) sendet, wonach in die andere Richtung (B1 -> A1) mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) an mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) zwei Nachrichten (M2, M3) sendet. (3)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (A1 -> B1) mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) an mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) zwei Nachrichten (M1, M2) sendet, wonach in die andere Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) an mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) eine oder genau eine Nachricht (M3) sendet. (4)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (B1 -> A1) zwei oder mehr Komponenten in Form je eines Transceivers (B1, B2) an mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) zwei Nachrichten (Msg-B1-all-1; Msg-B2-all-1..Msg-Bm-all-1, Msg-B1-all-2; Msg-B2-all-2..Msg-Bm-all-2) senden, wonach in die andere Richtung (B1 -> A1) eine oder mehrere Komponenten in Form eines Schlüssels (A1..A8) an mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2..Bm) je eine Nachricht (Msg-Al-1, Msg-A2-1..MsgAk-1; Msg-A1-1, Msg-A2-1..MsgAk-1) senden. (5)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass in eine Richtung (B1 -> A1) mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) an mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) eine oder genau eine Nachricht (Msg-Bl-all-1) mit zwei genannten Daten (Byte 3, Byte 8) sendet, wonach in die andere Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) mindestens eine Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) an mindestens eine Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) eine oder genau eine Nachricht (Msg-A), insbesondere mit zwei weiteren genannten Daten (Byte 2, Byte 8) sendet. (8)
Distanzbestimmungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, dass eine Distanz (d, d11, d12, d13) eines Schlüssels (A1) zu einem Transceiver (B1) bestimmt wird aus dem Produkt der Signalausbreitungsgeschwindigkeit c (c-Luft; 299.705.518 m/s) elektromagnetischer Signale in Luft und der geschätzten Signallaufzeit TOF_estimate zwischen einem Schlüssel (A1) und einem Transceiver (B1).
Verfahren zur Bestimmung der Distanz (d; d11, d12, d13) eines Schlüssels (51; 52) zu einem Transceiver (B1, B2, B3) in einem Kraftfahrzeug (B) aufgrund einer geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) zwischen dem Transceiver und Schlüssel (A; A1..A8), dadurch gekennzeichnet, dass in eine Richtung (B1 -> A1; A1 -> B1) zwischen mindestens einer Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) und mindestens einer Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) durch mindestens eine Nachricht (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-A1-1, Msg-A1-2; 6: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Msg-Bl-all-1; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) zwei Daten (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-A1-1, Msg-A1-2; 6: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Byte 3, Byte 8; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet werden, welche zwei Daten von der anderen (B1; A1) der genannten Komponenten empfangen werden, in welcher die Zeitpunkte (3: T_{R2_B}, T_{R3_B}; 4: T_{R1_A}, T_{R2_A}; 8: T_{R1_A}, T_{R2_A}) des Empfangs der zwei Daten (3: M2, M3; 4: M1, M2; 5: Msg-A1-1, Msg-A1-2; 6: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2; 8: Byte 3, Byte 8; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2) bestimmt werden, welche Zeitpunkte zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) verwendet werden (X), und dass in die andere Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) zwischen mindestens einer Komponente in Form eines Transceivers (B1, B2, B3) und mindestens einer Komponente in Form eines Schlüssels (A1..A8) durch mindestens eine Nachricht (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-Al; 8: Msg-A; 9: Msg-A1) ein Datum oder zwei Daten (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-Al; 8: Byte 2, Byte 8; 9: Msg-A) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet werden, welche ein oder zwei Daten von der anderen (B1; A1) der genannten Komponenten empfangen werden, in welcher die Zeitpunkte (3: T_{R1_A}; 4: T_{R3_B}; 8: T_{R3_B}; T_{R4_BA}) des Empfangs der ein oder zwei Daten (3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-A1; 8: Byte 2, Byte 8; 9: Msg-A) bestimmt werden, die zur Bestimmung der geschätzten Signallaufzeit (TOF_estimate) verwendet werden, wobei in eine (3-8) oder zwei Richtungen (8) eine Nachricht 3: M1; 4: M3; 5: Msg-Bl-all-1; 6: Msg-A1; 8: Msg-A; 9: Msg-Al) von einer der genannten Komponenten (A1; B1) gesendet wird, die eine Angabe zum Verhältnis („X”) zweier Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) enthält, von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen dem Senden oder Empfang zweier in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; A1 -> B1) gesendeter Nachrichten ist, und von denen ein Zeitintervall (T_RSP1, T_RSP2) die Zeitdifferenz zwischen einer in die eine genannte Richtung (B1 -> A1; A1 -> B1) gesendeten Nachricht und einer in die andere genannte Richtung (A1 -> B1; B1 -> A1) gesendeten Nachricht ist, wobei eine geschätzte Signallaufzeit (TOF_estimate) von mindestens einem Teilnehmer (A1; B1) bestimmt wird aus der ihm gesendeten Angabe („X”) zum Verhältnis der Längen zweier Zeitintervalle (T_RSP1, T_RSP2) und aus seitens des Teilnehmers (A1; B1) gemessenen Zeitpunkten (3: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B}; 4: T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}; 8: T_{S1_B}, T_{R2_B}, T_{R3_B} oder T_{S1_B}, TS_{2_B}, T_{R3_B}) des Sendens und/oder Empfangs von Nachrichten (3: M1, M2, M3; 4: M1, M2, M3; 8: Msg-Bl-all-1, MsG-A; 9: Msg-Bl-all-1, Msg-Bl-all-2).